Măsurarea densității fluxului de căldură (radiație termică). flux de caldura

Acasă

Hazna

I. Măsurarea densităţii fluxurilor de căldură care trec prin anvelopa clădirii. GOST 25380-82.

Fluxul de căldură - cantitatea de căldură transferată printr-o suprafață izotermă pe unitatea de timp. Debitul de căldură este măsurat în wați sau kcal / h (1 W \u003d 0,86 kcal / h). Fluxul de căldură per unitate de suprafață izotermă se numește densitatea fluxului de căldură sau sarcina termică; de obicei notat cu q, măsurat în W / m2 sau kcal / (m2 × h). Densitatea fluxului de căldură este un vector, a cărui componentă este numeric egală cu cantitatea de căldură transferată pe unitatea de timp printr-o unitate de suprafață perpendiculară pe direcția componentei luate.

Măsurătorile densității fluxurilor de căldură care trec prin anvelopa clădirii sunt efectuate în conformitate cu GOST 25380-82 "Clădiri și structuri. Metodă de măsurare a densității fluxurilor de căldură care trec prin anvelopa clădirii".

Acest standard stabilește o metodă unificată de determinare a densității fluxurilor de căldură care trec prin anvelopele clădirilor cu un singur strat și multistrat ale clădirilor și structurilor rezidențiale, publice, industriale și agricole în timpul unui studiu experimental și în condițiile de funcționare ale acestora.

Densitatea fluxului de căldură este măsurată pe scara unui dispozitiv specializat, care include un convertor de flux de căldură, sau este calculată din rezultatele măsurării fem. pe traductoare de flux de căldură precalibrate.

Schema de măsurare a densității fluxului de căldură este prezentată în desen.

1 - structura de inchidere; 2 - convertor debit de căldură; 3 - contor EMF;

tv, tn - temperatura aerului interior și exterior;

τн, τв, τ"в — temperatura suprafețelor exterioare, interioare ale structurii de închidere, lângă și respectiv sub convertizor;

R1, R2 - rezistența termică a anvelopei clădirii și convertor de flux termic;

q1, q2 sunt densitatea fluxului de căldură înainte și după fixarea traductorului

II. Radiatii infrarosii. Surse. Protecţie.

Protecție împotriva radiațiilor infraroșii la locul de muncă.

Sursa de radiație infraroșie (IR) este orice corp încălzit, a cărui temperatură determină intensitatea și spectrul energiei electromagnetice emise. Lungimea de undă cu energia maximă a radiației termice este determinată de formula:

λmax = 2,9-103 / T [µm] (1)

unde T este temperatura absolută a corpului radiant, K.

Radiația infraroșie este împărțită în trei zone:

unde scurte (X = 0,7 - 1,4 microni);

undă medie (k \u003d 1,4 - 3,0 microni):

lungime de undă lungă (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Undele electrice din domeniul infraroșu au în principal un efect termic asupra corpului uman. În acest caz, este necesar să se țină cont de: intensitatea și lungimea de undă cu energie maximă; suprafata radiata; durata expunerii pe zi de lucru și durata expunerii continue; intensitatea muncii fizice și mobilitatea aerului la locul de muncă; calitatea salopetelor; caracteristicile individuale ale lucrătorului.

Razele din domeniul de unde scurte cu o lungime de undă de λ ≤ 1,4 μm au capacitatea de a pătrunde în țesutul corpului uman cu câțiva centimetri. O astfel de radiație IR pătrunde cu ușurință prin piele și craniu în țesutul cerebral și poate afecta celulele creierului, provocând leziuni grave ale creierului, ale căror simptome sunt vărsături, amețeli, dilatarea vaselor de sânge ale pielii, scăderea tensiunii arteriale și circulația sanguină afectată. și respirație, convulsii, uneori pierderea conștienței. Când este iradiat cu raze infraroșii cu unde scurte, se observă și o creștere a temperaturii plămânilor, rinichilor, mușchilor și altor organe. Substanțe specifice biologic active apar în sânge, limfă, lichid cefalorahidian, se observă tulburări metabolice, iar starea funcțională a sistemului nervos central se modifică.

Razele din domeniul undelor medii cu o lungime de undă de λ = 1,4 - 3,0 microni sunt reținute în straturile de suprafață ale pielii la o adâncime de 0,1 - 0,2 mm. Prin urmare, efectul lor fiziologic asupra organismului se manifestă în principal printr-o creștere a temperaturii pielii și încălzire a corpului.

Cea mai intensă încălzire a suprafeței pielii umane are loc cu radiația IR cu λ > 3 µm. Sub influența sa, activitatea sistemului cardiovascular și respirator, precum și echilibrul termic al organismului, este perturbată, ceea ce poate duce la insolație.

Intensitatea radiației termice este reglată pe baza senzației subiective a energiei radiației de către o persoană. Conform GOST 12.1.005-88, intensitatea expunerii termice a lucrătorilor de pe suprafețele încălzite ale echipamentelor tehnologice și corpurilor de iluminat nu trebuie să depășească: 35 W / m2 cu expunere la mai mult de 50% din suprafața corpului; 70 W/m2 atunci când este expus la 25 până la 50% din suprafața corpului; 100 W/m2 la iradierea a nu mai mult de 25% din suprafața corpului. Din surse deschise (metal și sticlă încălzite, flacără deschisă), intensitatea expunerii termice nu trebuie să depășească 140 W/m2 cu expunere de cel mult 25% din suprafața corpului și utilizarea obligatorie a echipamentului individual de protecție, inclusiv protecție a feței și ochiul.

Standardele limitează și temperatura suprafețelor încălzite ale echipamentului din zona de lucru, care nu trebuie să depășească 45 °C.

Temperatura de suprafață a echipamentului, în interiorul căreia temperatura este aproape de 100 0C, nu trebuie să depășească 35 0C.

q = 0,78 x S x (T4 x 10-8 - 110) / r2 [W/m2] (2)

Principalele tipuri de protecție împotriva radiațiilor infraroșii includ:

1. protectia timpului;

2. protectie la distanta;

3. ecranarea, izolarea termică sau răcirea suprafețelor fierbinți;

4. creșterea transferului de căldură al corpului uman;

5. echipament individual de protectie;

6. eliminarea sursei de căldură.

Protecția timpului prevede limitarea timpului petrecut de radiațiile care operează în zona de radiație. Timpul sigur al șederii unei persoane în zona de acțiune a radiației IR depinde de intensitatea acesteia (densitatea fluxului) și este determinat conform tabelului 1.

tabelul 1

Timpul de ședere în siguranță a persoanelor în zona de radiații IR

Distanța de siguranță este determinată de formula (2) în funcție de durata șederii în zona de lucru și densitatea admisă a radiației IR.

Puterea radiației IR poate fi redusă prin proiectare și soluții tehnologice (înlocuirea modului și metodei de încălzire a produselor etc.), precum și prin acoperirea suprafețelor de încălzire cu materiale termoizolante.

Există trei tipuri de ecrane:

opac;

· transparentă;

translucid.

În ecranele opace, energia oscilațiilor electromagnetice, care interacționează cu substanța ecranului, se transformă în căldură. În acest caz, ecranul se încălzește și, ca orice corp încălzit, devine o sursă de radiație termică. Radiația suprafeței ecranului opusă sursei este considerată condiționat ca radiație transmisă a sursei. Ecranele opace includ: metal, alfa (din folie de aluminiu), poroase (beton spumă, sticlă spumă, argilă expandată, piatră ponce), azbest și altele.

În ecranele transparente, radiațiile se propagă în interiorul acestora conform legilor opticii geometrice, ceea ce asigură vizibilitatea prin ecran. Aceste paravane sunt realizate din diferite tipuri de sticlă, se folosesc și perdele de apă de peliculă (libere și care curg pe sticlă).

Ecranele translucide combină proprietățile ecranelor transparente și netransparente. Acestea includ plase metalice, perdele cu lanț, ecrane de sticlă întărite cu plasă metalică.

· caldura reflectorizante;

· absorbantă de căldură;

disipatoare de căldură.

Această împărțire este destul de arbitrară, deoarece fiecare ecran are capacitatea de a reflecta, absorbi și elimina căldura. Alocarea ecranului unuia sau altuia este determinată de care dintre abilitățile sale este mai pronunțată.

Ecranele care reflectă căldura au un grad scăzut de întuneric la suprafață, drept urmare reflectă o parte semnificativă din energia radiantă incidentă asupra lor în direcția opusă. Alfol, tabla de aluminiu, oțel galvanizat sunt folosite ca materiale termoreflectorizante.

Ecranele care absorb căldura se numesc ecrane realizate din materiale cu rezistență termică ridicată (conductivitate termică scăzută). Cărămizile refractare și termoizolante, azbestul și vata de zgură sunt folosite ca materiale care absorb căldura.

Ca ecrane de îndepărtare a căldurii, perdelele de apă sunt cele mai utilizate pe scară largă, căzând liber sub formă de peliculă sau irigand o altă suprafață de ecranare (de exemplu, metal) sau închise într-o carcasă specială din sticlă sau metal.

E \u003d (q - q3) / q (3)

E \u003d (t - t3) / t (4)

q3 este densitatea de flux a radiației IR cu utilizarea protecției, W/m2;

t este temperatura radiației IR fără utilizarea protecției, °С;

t3 este temperatura radiației IR cu utilizarea protecției, °С.

Fluxul de aer îndreptat direct către muncitor permite creșterea eliminării căldurii din corpul său către mediu. Alegerea debitului de aer depinde de severitatea muncii efectuate și de intensitatea radiației infraroșii, dar nu trebuie să depășească 5 m / s, deoarece în acest caz lucrătorul se confruntă cu disconfort (de exemplu, tinitus). Eficacitatea dușurilor cu aer crește atunci când aerul trimis la locul de muncă este răcit sau când se amestecă în el apă pulverizată fin (duș apă-aer).

Ca echipament de protecție personală, se folosesc salopete din bumbac și țesături de lână, țesături cu un strat metalic (reflectând până la 90% din radiația IR). Ochelarii de protecție, scuturile cu ochelari speciali sunt concepute pentru a proteja ochii - filtre de lumină de culoare galben-verde sau albastru.

Măsurile terapeutice și preventive prevăd organizarea unui regim rațional de muncă și odihnă. Durata pauzelor de lucru și frecvența acestora sunt determinate de intensitatea radiației IR și de severitatea muncii. Odată cu controalele periodice, se efectuează examinări medicale pentru prevenirea bolilor profesionale.

III. Instrumentele folosite.

Pentru a măsura densitatea fluxurilor de căldură care trec prin anvelopele clădirii și pentru a verifica proprietățile scuturilor termice, specialiștii noștri au dezvoltat dispozitive din seria .

Zona de aplicare:

Dispozitivele din seria IPP-2 sunt utilizate pe scară largă în construcții, organizații științifice, la diferite instalații energetice și în multe alte industrii.

Măsurarea densității fluxului de căldură, ca indicator al proprietăților de izolare termică a diferitelor materiale, se realizează folosind dispozitive din seria IPP-2 la:

Testarea structurilor de inchidere;

Determinarea pierderilor de căldură în rețelele de încălzire a apei;

Efectuarea lucrărilor de laborator în universități (departamentele „Siguranța vieții”, „Ecologie industrială” etc.).

Figura prezintă un stand prototip „Determinarea parametrilor aerului în zona de lucru și protecția împotriva efectelor termice” BZhZ 3 (fabricat de Intos + LLC).

Standul conține o sursă de radiație termică sub forma unui reflector de uz casnic, în fața căruia este instalat un scut termic din diverse materiale (țesătură, tablă metalică, un set de lanțuri etc.). În spatele ecranului, la diferite distanțe față de acesta, în interiorul modelului de cameră, este plasat dispozitivul IPP-2, care măsoară densitatea fluxului de căldură. O hotă de evacuare cu ventilator este plasată deasupra modelului de cameră. Dispozitivul de măsurare IPP-2 are un senzor suplimentar care vă permite să măsurați temperatura aerului din interiorul încăperii. Astfel, standul BZhZ 3 face posibilă cuantificarea eficienței diferitelor tipuri de protecție termică și a unui sistem local de ventilație.

Standul face posibilă măsurarea intensității radiației termice în funcție de distanța până la sursă, pentru a determina eficiența proprietăților de protecție ale ecranelor din diverse materiale.

IV. Principiul de funcționare și proiectare a dispozitivului IPP-2.

Din punct de vedere structural, unitatea de masura a aparatului este realizata intr-o carcasa din plastic.

Principiul de funcționare al dispozitivului se bazează pe măsurarea diferenței de temperatură pe „peretele auxiliar”. Mărimea diferenței de temperatură este proporțională cu densitatea fluxului de căldură. Diferența de temperatură este măsurată folosind un termocuplu de bandă situat în interiorul plăcii sondei, care acționează ca un „perete auxiliar”.

În modul de funcționare, dispozitivul efectuează o măsurare ciclică a parametrului selectat. Se face o tranziție între modurile de măsurare a densității fluxului de căldură și a temperaturii, precum și indicarea încărcării bateriei în procente de 0% ... 100%. Când comutați între moduri, inscripția corespunzătoare a modului selectat este afișată pe indicator. De asemenea, dispozitivul poate efectua înregistrarea automată periodică a valorilor măsurate în memoria nevolatilă cu referire la timp. Activarea/dezactivarea înregistrării statisticilor, setarea parametrilor de înregistrare, citirea datelor acumulate se realizează cu ajutorul software-ului furnizat la comandă.

Particularitati:

Posibilitatea de a seta praguri pentru alarme sonore și luminoase. Pragurile sunt limitele superioare sau inferioare ale modificării admisibile a valorii corespunzătoare. Dacă valoarea pragului superioară sau inferioară este încălcată, dispozitivul detectează acest eveniment și LED-ul se aprinde pe indicator. Dacă dispozitivul este configurat corespunzător, încălcarea pragurilor este însoțită de un semnal sonor.

· Transferul valorilor măsurate pe computer pe interfața RS 232.

Avantajul dispozitivului este capacitatea de a conecta alternativ până la 8 sonde diferite de flux de căldură la dispozitiv. Fiecare sondă (senzor) are propriul factor de calibrare individual (factor de conversie Kq), care arată cât de mult se modifică tensiunea de la senzor în raport cu fluxul de căldură. Acest coeficient este utilizat de instrument pentru a construi caracteristica de calibrare a sondei, care determină valoarea curentă măsurată a fluxului de căldură.

Modificări ale sondelor pentru măsurarea densității fluxului de căldură:

Sondele de flux de căldură sunt proiectate pentru a măsura densitatea fluxului de căldură la suprafață conform GOST 25380-92.

Apariția sondelor de flux de căldură

1. Sonda de flux termic de tip presat PTP-ХХХП cu arc este disponibilă în următoarele modificări (în funcție de intervalul de măsurare a densității fluxului de căldură):

— PTP-2.0P: de la 10 la 2000 W/m2;

— PTP-9.9P: de la 10 la 9999 W/m2.

2. Sondă de flux de căldură sub formă de „monedă” pe un cablu flexibil PTP-2.0.

Interval de măsurare a densității fluxului de căldură: de la 10 la 2000 W/m2.

Modificări ale sondei de temperatură:

Apariția sondelor de temperatură

1. Termocuplurile de imersie TPP-A-D-L pe bază de termistor Pt1000 (termocupluri de rezistență) și termocuplurile ТХА-А-D-L bazate pe termocupluri XА (termocupluri electrice) sunt concepute pentru a măsura temperatura diferitelor medii lichide și gazoase, precum și materiale în vrac.

Domeniul de măsurare a temperaturii:

- pentru Camera de Comerț și Industrie-A-D-L: de la -50 la +150 °С;

- pentru ТХА-А-D-L: de la -40 la +450 °С.

dimensiuni:

- D (diametru): 4, 6 sau 8 mm;

- L (lungime): de la 200 la 1000 mm.

2. Termocuplul ТХА-А-D1/D2-LП bazat pe termocuplul XА (termocuplul electric) este conceput pentru a măsura temperatura unei suprafețe plane.

dimensiuni:

- D1 (diametrul „știftului de metal”): 3 mm;

- D2 (diametru baza - "petic"): 8 mm;

- L (lungimea „știftului de metal”): 150 mm.

3. Termocuplul ТХА-А-D-LC bazat pe termocuplul XА (termocuplul electric) este conceput pentru a măsura temperatura suprafețelor cilindrice.

Interval de măsurare a temperaturii: de la -40 la +450 °С.

dimensiuni:

- D (diametru) - 4 mm;

- L (lungimea „știftului de metal”): 180 mm;

- latime banda - 6 mm.

Setul de livrare al dispozitivului pentru măsurarea densității sarcinii termice a mediului include:

2. Sondă pentru măsurarea densității fluxului de căldură.*

3. Sondă de temperatură.*

4. Software.*

5. Cablu pentru conectarea la un computer personal. **

6. Certificat de calibrare.

7. Manual de utilizare și pașaport pentru dispozitivul IPP-2.

8. Pașaport pentru convertoare termoelectrice (sonde de temperatură).

9. Pașaport pentru sonda de densitate a fluxului de căldură.

10. Adaptor de rețea.

* - Domeniile de măsurare și designul sondei sunt determinate în faza de comandă

** - Posturile se livreaza prin comanda speciala.

V. Pregatirea aparatului pentru functionare si efectuarea masuratorilor.

Pregătirea aparatului pentru lucru.

Scoateți dispozitivul din ambalaj. Dacă dispozitivul este adus într-o cameră caldă dintr-o cameră rece, este necesar să lăsați dispozitivul să se încălzească la temperatura camerei timp de 2 ore. Încărcați complet bateria în patru ore. Așezați sonda în locul unde vor fi efectuate măsurătorile. Conectați sonda la instrument. Dacă dispozitivul urmează să fie operat în combinație cu un computer personal, este necesar să conectați dispozitivul la un port COM liber al computerului folosind un cablu de conectare. Conectați adaptorul de rețea la dispozitiv și instalați software-ul conform descrierii. Porniți dispozitivul apăsând scurt butonul. Dacă este necesar, reglați dispozitivul în conformitate cu punctul 2.4.6. Manuale de operare. Când lucrați cu un computer personal, setați adresa de rețea și cursul de schimb al dispozitivului în conformitate cu punctul 2.4.8. Manuale de operare. Începeți să măsurați.

Mai jos este o diagramă a comutării în modul „Work”.

Pregătirea și efectuarea măsurătorilor în timpul testării termice a anvelopelor clădirii.

1. Măsurarea densității fluxului de căldură se efectuează, de regulă, din interiorul structurilor de închidere ale clădirilor și structurilor.

Este permisa masurarea densitatii fluxurilor de caldura din exteriorul structurilor de inchidere daca este imposibila masurarea acestora din interior (mediu agresiv, fluctuatii ale parametrilor aerului), cu conditia mentinerii unei temperaturi stabile la suprafata. Controlul condițiilor de transfer de căldură se realizează folosind o sondă de temperatură și mijloace de măsurare a densității fluxului de căldură: atunci când se măsoară timp de 10 minute. citirile lor trebuie să se încadreze în eroarea de măsurare a instrumentelor.

2. Suprafețele sunt selectate specifice sau caracteristice pentru întreaga clădire testată, în funcție de necesitatea de a măsura densitatea fluxului termic local sau mediu.

Zonele selectate pe structura de închidere pentru măsurători trebuie să aibă un strat de suprafață din același material, aceeași prelucrare și stare de suprafață, să aibă aceleași condiții pentru transferul de căldură radiantă și să nu fie în imediata apropiere a elementelor care pot schimba direcția și valoarea. a fluxurilor de căldură.

3. Suprafețele structurilor de închidere, pe care este instalat convertizorul de flux termic, se curăță până la eliminarea rugozității vizibile și tangibile la atingere.

4. Traductorul este presat strâns pe întreaga sa suprafață de structura de închidere și fixat în această poziție, asigurând contactul constant al traductorului de flux de căldură cu suprafața zonelor studiate în timpul tuturor măsurătorilor ulterioare.

La montarea traductorului între acesta și structura de închidere, nu este permisă formarea de goluri de aer. Pentru a le exclude, pe suprafața locurilor de măsurare se aplică un strat subțire de vaselină tehnică, acoperind neregularitățile suprafeței.

Traductorul poate fi fixat de-a lungul suprafeței sale laterale folosind o soluție de gips de construcție, vaselină tehnică, plastilină, o tijă cu arc și alte mijloace care exclud denaturarea fluxului de căldură în zona de măsurare.

5. În timpul măsurătorilor operaționale ale densității fluxului de căldură, suprafața liberă a traductorului este lipită cu un strat de material sau vopsită cu vopsea cu același grad de emisivitate sau similar cu o diferență de 0,1 ca materialul stratului superficial de structura de închidere.

6. Aparatul de citire este amplasat la o distanță de 5-8 m de locul de măsurare sau într-o încăpere adiacentă pentru a exclude influența observatorului asupra valorii fluxului de căldură.

7. Atunci când se folosesc dispozitive de măsurare a fem, care au restricții la temperatura mediului ambiant, acestea sunt plasate într-o încăpere cu o temperatură a aerului acceptabilă pentru funcționarea acestor dispozitive, iar convertorul de flux de căldură este conectat la acestea folosind fire de prelungire.

8. Echipamentul conform revendicării 7 este pregătit pentru funcționare în conformitate cu instrucțiunile de utilizare pentru dispozitivul corespunzător, inclusiv luând în considerare timpul de expunere necesar al dispozitivului pentru a stabili un nou regim de temperatură în acesta.

Pregătirea și efectuarea măsurătorilor

(în timpul lucrărilor de laborator pe exemplul lucrării de laborator „Cercetarea mijloacelor de protecție împotriva radiațiilor infraroșii”).

Conectați sursa IR la priză. Porniți sursa de radiație IR (partea superioară) și contorul de densitate a fluxului de căldură IPP-2.

Instalați capul contorului de densitate a fluxului de căldură la o distanță de 100 mm de sursa de radiație IR și determinați densitatea fluxului de căldură (valoare medie de trei până la patru măsurători).

Deplasați manual trepiedul de-a lungul riglei, setând capul de măsurare la distanțele de la sursa de radiații indicate în forma tabelului 1 și repetați măsurătorile. Introduceți datele de măsurare sub forma tabelului 1.

Construiți un grafic al dependenței densității fluxului IR de distanță.

Repetați măsurătorile conform paragrafelor. 1 - 3 cu diferite Date de măsurători de introdus sub forma unui tabel 1. Construiți grafice ale dependenței densității de flux a radiației IR de distanța pentru fiecare ecran.

Formularul de tabel 1

Evaluați eficacitatea acțiunii de protecție a ecranelor conform formulei (3).

Instalați un ecran de protecție (conform instrucțiunilor profesorului), așezați pe el o perie largă a aspiratorului. Porniți aspiratorul în modul de admisie a aerului, simulând un dispozitiv de ventilație prin evacuare, iar după 2-3 minute (după ce se stabilește regimul termic al ecranului), determinați intensitatea radiației termice la aceleași distanțe ca în paragraful 3. Evaluați eficacitatea protecției termice combinate folosind formula (3).

Dependența intensității radiației termice de distanța pentru un anumit ecran în modul de ventilație prin evacuare ar trebui să fie reprezentată pe graficul general (a se vedea punctul 5).

Determinați eficacitatea protecției prin măsurarea temperaturii pentru un ecran dat cu și fără ventilație prin evacuare folosind formula (4).

Construiți grafice ale eficienței protecției ventilației prin evacuare și fără aceasta.

Comutați aspiratorul în modul suflante și porniți-l. Prin direcționarea fluxului de aer către suprafața unui ecran de protecție dat (modul de duș), repetați măsurătorile în conformitate cu paragrafele. 7 - 10. Comparați rezultatele măsurătorilor din paragrafe. 7-10.

Fixați furtunul aspiratorului pe unul dintre suporturi și porniți aspiratorul în modul „suflante”, direcționând fluxul de aer aproape perpendicular pe fluxul de căldură (ușor spre) - o imitație a unei perdele de aer. Folosind contorul IPP-2, măsurați temperatura radiației infraroșii fără și cu „suflante”.

Construiți grafice ale eficienței protecției „suflantei” conform formulei (4).

VI. Rezultatele măsurătorilor și interpretarea acestora

(pe exemplul lucrărilor de laborator pe tema „Cercetarea mijloacelor de protecție împotriva radiațiilor infraroșii” într-una dintre universitățile tehnice din Moscova).

Masa. Electrosemineu EXP-1,0/220. Raft pentru amplasarea ecranelor interschimbabile. Raft pentru instalarea unui cap de măsurare. Contor de densitate de flux termic IPP-2M. Rigla. Aspirator Typhoon-1200.

Intensitatea (densitatea fluxului) radiației IR q este determinată de formula:

q = 0,78 x S x (T4 x 10-8 - 110) / r2 [W/m2]

unde S este aria suprafeței radiante, m2;

T este temperatura suprafeței radiante, K;

r este distanța de la sursa de radiație, m.

Unul dintre cele mai comune tipuri de protecție împotriva radiațiilor IR este ecranarea suprafețelor emitente.

Există trei tipuri de ecrane:

opac;

· transparentă;

translucid.

Conform principiului de funcționare, ecranele sunt împărțite în:

· caldura reflectorizante;

· absorbantă de căldură;

disipatoare de căldură.

tabelul 1

Eficacitatea protecției împotriva radiațiilor termice cu ajutorul ecranelor E este determinată de formulele:

E \u003d (q - q3) / q

unde q este densitatea fluxului de radiație IR fără protecție, W/m2;

q3 este densitatea fluxului de radiație IR cu utilizarea protecției, W/m2.

Tipuri de ecrane de protecție (opace):

1. Ecran mixt - lanț de poștă.

E-mail = (1550 - 560) / 1550 = 0,63

2. Ecran metalic cu suprafața înnegrită.

E al+copertă = (1550 - 210) / 1550 = 0,86

3. Ecran din aluminiu care reflectă căldura.

E al \u003d (1550 - 10) / 1550 \u003d 0,99

Să diagramăm dependența densității fluxului IR de distanța pentru fiecare ecran.

Fără protecție

După cum putem vedea, eficiența acțiunii de protecție a ecranelor variază:

1. Efectul minim de protecție al unui ecran mixt - cotă de coșt - 0,63;

2. Ecran din aluminiu cu suprafata innegrita - 0,86;

3. Ecranul din aluminiu care reflectă căldura are cel mai mare efect de protecție - 0,99.

La evaluarea performanței termice a anvelopelor și structurilor clădirilor și stabilirea consumului real de căldură prin anvelopele exterioare ale clădirii, se folosesc următoarele documente normative principale:

· GOST 25380-82. O metodă de măsurare a densității fluxurilor de căldură care trec prin anvelopele clădirii.

La evaluarea performanței termice a diferitelor mijloace de protecție împotriva radiațiilor infraroșii, se utilizează următoarele documente de reglementare principale:

· GOST 12.1.005-88. SSBT. Aerul din zona de lucru. Cerințe generale sanitare și igienice.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Mijloace de protecție împotriva radiațiilor infraroșii. Clasificare. Cerințe tehnice generale.

· GOST 12.4.123-83 „Sistemul standardelor de securitate a muncii. Mijloace de protecție colectivă împotriva radiațiilor infraroșii. Cerințe tehnice generale”.

Se numește cantitatea de căldură care trece printr-o anumită suprafață pe unitatea de timp fluxul termic Q, W .

Se numește cantitatea de căldură pe unitatea de suprafață pe unitatea de timp densitatea fluxului termic sau fluxul termic specific și caracterizează intensitatea transferului de căldură.

Densitatea fluxului de căldură q, este îndreptată de-a lungul normalei la suprafața izotermă în direcția opusă gradientului de temperatură, adică în direcția scăderii temperaturii.

Dacă distribuţia este cunoscută q la suprafață F, apoi cantitatea totală de căldură Qτ a trecut prin această suprafață în timp τ , poate fi găsit conform ecuației:

și fluxul de căldură:

Dacă valoarea q este constantă pe suprafața considerată, atunci:

legea Fourier

Această lege stabilește cantitatea de flux de căldură la transferul căldurii prin conducție de căldură. Omul de știință francez J.B. Fourierîn 1807 a stabilit că densitatea fluxului de căldură printr-o suprafață izotermă este proporțională cu gradientul de temperatură:

Semnul minus din (9.6) indică faptul că fluxul de căldură este direcționat în direcția opusă gradientului de temperatură (vezi Fig. 9.1.).

Densitatea fluxului de căldură într-o direcție arbitrară l reprezintă proiecția pe această direcție a fluxului de căldură în direcția normalului:

Coeficient de conductivitate termică

Coeficient λ , W/(m·K), în ecuația legii Fourier este numeric egală cu densitatea fluxului de căldură atunci când temperatura scade cu un Kelvin (grad) pe unitate de lungime. Coeficientul de conductivitate termică a diferitelor substanțe depinde de proprietățile lor fizice. Pentru un anumit corp, valoarea coeficientului de conductivitate termică depinde de structura corpului, greutatea lui volumetrică, umiditate, compoziție chimică, presiune, temperatură. În calculele tehnice, valoarea λ luate din tabele de referință și este necesar să se asigure că condițiile pentru care este dată în tabel valoarea coeficientului de conductivitate termică corespund condițiilor problemei calculate.

Coeficientul de conductivitate termică depinde în mod deosebit de temperatură. Pentru majoritatea materialelor, după cum arată experiența, această dependență poate fi exprimată printr-o formulă liniară:

Unde λ o - coeficient de conductivitate termică la 0 °C;

β - coeficient de temperatura.

Coeficientul de conductivitate termică a gazelor, și în special vaporii depind puternic de presiune. Valoarea numerică a coeficientului de conductivitate termică pentru diferite substanțe variază într-un interval foarte larg - de la 425 W / (m K) pentru argint, la valori de ordinul a 0,01 W / (m K) pentru gaze. Acest lucru se explică prin faptul că mecanismul transferului de căldură prin conducție termică în diferite medii fizice este diferit.

Metalele au cea mai mare valoare a conductibilității termice. Conductivitatea termică a metalelor scade odată cu creșterea temperaturii și scade brusc în prezența impurităților și a elementelor de aliere. Deci, conductivitatea termică a cuprului pur este de 390 W / (m K), iar cuprul cu urme de arsen este de 140 W / (m K). Conductivitatea termică a fierului pur este de 70 W / (m K), oțel cu 0,5% carbon - 50 W / (m K), oțel aliat cu 18% crom și 9% nichel - doar 16 W / (m K).

Dependenţa conductivităţii termice a unor metale de temperatură este prezentată în fig. 9.2.

Gazele au conductivitate termică scăzută (de ordinul a 0,01...1 W/(m K)), care crește puternic odată cu creșterea temperaturii.

Conductivitatea termică a lichidelor se deteriorează odată cu creșterea temperaturii. Excepția este apa și glicerol. In general, coeficientul de conductivitate termica al lichidelor care picura (apa, ulei, glicerina) este mai mare decat al gazelor, dar mai mic decat al solidelor si variaza intre 0,1 si 0,7 W/(m K).

Orez. 9.2. Efectul temperaturii asupra conductivității termice a metalelor

20.03.2014

Măsurarea densității fluxurilor de căldură care trec prin anvelopa clădirii. GOST 25380-82

Fluxul de căldură - cantitatea de căldură transferată printr-o suprafață izotermă pe unitatea de timp. Debitul de căldură este măsurat în wați sau kcal / h (1 W \u003d 0,86 kcal / h). Fluxul de căldură per unitate de suprafață izotermă se numește densitatea fluxului de căldură sau sarcina termică; de obicei notat cu q, măsurat în W / m 2 sau kcal / (m 2 × h). Densitatea fluxului de căldură este un vector, a cărui componentă este numeric egală cu cantitatea de căldură transferată pe unitatea de timp printr-o unitate de suprafață perpendiculară pe direcția componentei luate.

Măsurătorile densității fluxurilor de căldură care trec prin anvelopa clădirii sunt efectuate în conformitate cu GOST 25380-82 „Clădiri și structuri. Metodă de măsurare a densității fluxurilor de căldură care trec prin anvelopa clădirii”.

Acest GOST stabilește o metodă de măsurare a densității fluxului de căldură care trece prin structurile de închidere cu un singur strat și mai multe straturi ale clădirilor și structurilor - publice, rezidențiale, agricole și industriale.

În prezent, în construcția, recepția și exploatarea clădirilor, precum și în sectorul locativ și comunal, se acordă o mare atenție calității construcției finalizate și decorațiunii interioare, izolației termice a clădirilor rezidențiale, precum și economiilor de energie.

Un parametru important de evaluare în acest caz este consumul de căldură din structurile izolante. Testele de calitate a protecției termice a anvelopelor clădirilor pot fi efectuate în diferite etape: în timpul punerii în funcțiune a clădirilor, pe șantierele finalizate, în timpul construcției, în timpul reviziei structurilor și în timpul funcționării clădirilor pentru întocmirea pașapoartelor energetice ale clădirilor. , și la reclamații.

Măsurătorile densității fluxului de căldură trebuie efectuate la o temperatură ambientală de -30 până la +50 ° C și o umiditate relativă de cel mult 85%.

Măsurarea densității fluxului de căldură face posibilă estimarea fluxului de căldură prin anvelopa clădirii și, prin urmare, determinarea performanței termice a clădirii și a anvelopelor clădirii.

Acest standard nu este aplicabil pentru evaluarea performanței termice a structurilor închise care transmit lumină (sticlă, plastic etc.).

Să luăm în considerare pe ce se bazează metoda de măsurare a densității fluxului de căldură. O placă (așa-numitul „perete auxiliar”) este instalată pe structura de închidere a clădirii (structurii). Diferența de temperatură formată pe acest „perete auxiliar” este proporțională cu densitatea acestuia în direcția fluxului de căldură. Diferența de temperatură este convertită în forța electromotoare a bateriilor de termocuplu, care sunt situate pe „peretele auxiliar” și sunt orientate paralel cu fluxul de căldură și sunt conectate în serie în funcție de semnalul generat. Împreună, „peretele auxiliar” și stiva de termocuplu constituie un traductor de măsurare pentru măsurarea densității fluxului de căldură.

Pe baza rezultatelor măsurării forței electromotoare a bateriilor cu termocuplu, se calculează densitatea fluxului de căldură pe traductoarele pre-calibrate.

Schema de măsurare a densității fluxului de căldură este prezentată în desen.

1 - structura de inchidere; 2 - convertor de flux termic; 3 - contor EMF;

t în, t n- temperatura aerului interior si exterior;

τ n, τ in, τ’ in- temperatura suprafețelor exterioare și interioare ale structurii de închidere lângă și respectiv sub convertor;

R1, R2- rezistența termică a anvelopei clădirii și convertor de flux termic;

q 1, q 2- densitatea fluxului termic înainte și după fixarea convertizorului

Surse de radiație infraroșie. Protecție cu infraroșu la locurile de muncă

λ max = 2,9-103 / T [µm] (1)

unde T este temperatura absolută a corpului radiant, K.

Radiația infraroșie este împărțită în trei zone:

unde scurte (X \u003d 0,7 - 1,4 microni);
undă medie (k \u003d 1,4 - 3,0 microni):
lungime de undă lungă (k = 3,0 μm - 1,0 mm).

Pe corpul uman, undele electrice din domeniul IR au în principal un efect termic. La evaluarea acestui impact se iau în considerare următoarele:

lungimea și intensitatea undei cu energie maximă;

zona suprafeței emise;

durata expunerii în timpul zilei de lucru;

durata expunerii continue;

intensitatea muncii fizice;

intensitatea mișcării aerului la locul de muncă;

Tipul de material din care este confectionata salopeta;

caracteristicile individuale ale corpului.

Gama undelor scurte include raze cu lungimea de undă λ ≤ 1,4 μm. Ele se caracterizează prin capacitatea de a pătrunde în țesuturile corpului uman la o adâncime de câțiva centimetri. Acest impact provoacă leziuni severe diferitelor organe și țesuturi umane cu consecințe agravante. Există o creștere a temperaturii mușchilor, plămânilor și altor țesuturi. Substanțe specifice biologic active se formează în sistemele circulator și limfatic. Activitatea sistemului nervos central este perturbată.

Gama undelor medii include razele cu lungimea de undă λ = 1,4 - 3,0 μm. Ele pătrund numai în straturile superficiale ale pielii și, prin urmare, efectul lor asupra corpului uman este limitat la o creștere a temperaturii zonelor expuse ale pielii și o creștere a temperaturii corpului.

Interval de lungimi de undă lungi - raze cu o lungime de undă λ > 3 μm. Influențând corpul uman, ele provoacă cea mai puternică creștere a temperaturii în zonele expuse ale pielii, ceea ce perturbă activitatea sistemelor respirator și cardiovascular și perturbă echilibrul termic al orgasmului, ducând la insolație.

Conform GOST 12.1.005-88, intensitatea expunerii termice a lucrătorilor de pe suprafețele încălzite ale echipamentelor tehnologice și dispozitivelor de iluminat nu trebuie să depășească: 35 W / m 2 atunci când iradiază mai mult de 50% din suprafața corpului; 70 W/m 2 când este expus la 25 până la 50% din suprafața corpului; 100 W/m2 cu iradiere de cel mult 25%> din suprafața corpului. Din surse deschise (metal și sticlă încălzite, flacără deschisă), intensitatea radiației termice nu trebuie să depășească 140 W/m 2 cu expunere de cel mult 25% din suprafața corpului și utilizarea obligatorie a echipamentului individual de protecție, inclusiv a feței și Protecție pentru ochi.

Standardele limitează și temperatura suprafețelor încălzite ale echipamentului din zona de lucru, care nu trebuie să depășească 45 °C.

Temperatura de suprafață a echipamentului, în interiorul căreia temperatura este aproape de 100 °C, nu trebuie să depășească 35 °C.

Principalele tipuri de protecție împotriva radiațiilor infraroșii includ:

1. protectia timpului;

2. protectie la distanta;

3. ecranarea, izolarea termică sau răcirea suprafețelor fierbinți;

4. creșterea transferului de căldură al corpului uman;

5. echipament individual de protectie;

6. eliminarea sursei de căldură.

Există trei tipuri de ecrane:

opac;

· transparentă;

translucid.

În ecranele opace, atunci când energia oscilațiilor electromagnetice interacționează cu substanța ecranului, aceasta este transformată în energie termică. Ca urmare a acestei transformări, ecranul se încălzește și el însuși devine o sursă de radiație termică. Radiația de către suprafața ecranului opusă sursei este în mod convențional considerată radiație transmisă de la sursă. Devine posibil să se calculeze densitatea fluxului de căldură care trece prin suprafața unitară a ecranului.

Cu ecranele transparente, lucrurile stau altfel. Radiația care cade pe suprafața ecranului este distribuită în interiorul acestuia conform legilor opticii geometrice. Aceasta explică transparența sa optică.

Ecranele translucide au proprietăți atât transparente, cât și opace.

· caldura reflectorizante;

· absorbantă de căldură;

disipatoare de căldură.

De fapt, toate ecranele, într-o măsură sau alta, au proprietatea de a absorbi, reflecta sau disipa căldura. Prin urmare, definiția ecranului pentru un anumit grup depinde de proprietatea care este cel mai puternic exprimată.

Ecranele care reflectă căldura se disting printr-un grad scăzut de întuneric al suprafeței. Prin urmare, ele reflectă majoritatea razelor care cad asupra lor.

Ecranele termoabsorbante includ ecrane in care materialul din care sunt realizate are un coeficient de conductivitate termica scazut (rezistenta termica mare).

Foliile transparente sau perdele de apă acționează ca ecrane de îndepărtare a căldurii. Se pot utiliza și ecrane din interiorul contururilor de protecție din sticlă sau metal.

E \u003d (q - q 3) / q (3)

E \u003d (t - t 3) / t (4)

q 3 - densitatea de flux a radiației IR cu utilizarea protecției, W / m 2;

t este temperatura radiației IR fără utilizarea protecției, °C;

t 3 - temperatura radiației IR cu utilizarea protecției, ° С.

Instrumentatia folosita

Interval de măsurare a densității fluxului de căldură: de la 10 la 250, 500, 2000, 9999 W/m2

Zona de aplicare:

· constructie;

obiecte de energie;

cercetare științifică etc.

Măsurarea densității fluxului de căldură, ca indicator al proprietăților de izolare termică a diferitelor materiale, este efectuată de dispozitive din serie la:

· încercări termotehnice ale structurilor de închidere;

determinarea pierderilor de căldură în rețelele de încălzire a apei;

efectuarea de lucrări de laborator în universități (departamentele „Siguranța vieții”, „Ecologie industrială” etc.).

Figura prezintă un stand prototip „Determinarea parametrilor aerului în zona de lucru și protecția împotriva efectelor termice” BZhZ 3 (fabricat de Intos + LLC).

Pe suport se află o sursă de radiație termică (reflector de uz casnic). În fața sursei sunt plasate ecrane din diferite materiale (metal, țesătură etc.). Dispozitivul este plasat în spatele ecranului în interiorul modelului de cameră la diferite distanțe de ecran. O hotă de evacuare cu ventilator este fixată deasupra modelului de cameră. Aparatul, pe lângă sonda pentru măsurarea densității fluxului de căldură, este echipat cu o sondă pentru măsurarea temperaturii aerului din interiorul modelului. În general, standul este un model vizual pentru evaluarea eficienței diferitelor tipuri de protecție termică și a unui sistem local de ventilație.

Cu ajutorul suportului se determină eficacitatea proprietăților de protecție ale ecranelor în funcție de materialele din care sunt realizate și de distanța de la ecran la sursa de radiație termică.

Principiul de funcționare și proiectare a dispozitivului IPP-2

Din punct de vedere structural, dispozitivul este realizat într-o carcasă din plastic. Pe panoul frontal al dispozitivului există un indicator LED din patru cifre, butoane de control; pe suprafața laterală există conectori pentru conectarea dispozitivului la un computer și un adaptor de rețea. Pe panoul superior există un conector pentru conectarea convertorului primar.

Aspectul dispozitivului

1 - Led Stare baterie

2 - Indicator LED de încălcare a pragului

3 - Indicator de valoare măsurată

4 - Conector pentru sonda de masura

5 , 6 - Butoane de control

7 - Conector pentru conectarea la un computer

8 - Conector pentru adaptor de rețea

Principiul de funcționare

Principiul de funcționare al dispozitivului se bazează pe măsurarea diferenței de temperatură pe „peretele auxiliar”. Mărimea diferenței de temperatură este proporțională cu densitatea fluxului de căldură. Măsurarea diferenței de temperatură se realizează folosind un termocuplu de bandă situat în interiorul plăcii sondei, care acționează ca un „perete auxiliar”.

Indicarea măsurătorilor și a modurilor de funcționare ale dispozitivului

Aparatul interoghează sonda de măsurare, calculează densitatea fluxului de căldură și afișează valoarea acesteia pe indicatorul LED. Intervalul de sondare a sondei este de aproximativ o secundă.

Înregistrarea măsurătorilor

Datele primite de la sonda de măsurare sunt scrise în memoria nevolatilă a unității cu o anumită perioadă. Setarea perioadei, citirea și vizualizarea datelor se realizează cu ajutorul software-ului.

Interfață de comunicare

Cu ajutorul unei interfețe digitale, valorile curente ale măsurării temperaturii, datele de măsurare acumulate pot fi citite de pe dispozitiv, setările dispozitivului pot fi modificate. Unitatea de măsurare poate funcționa cu un computer sau alte controlere prin interfața digitală RS-232. Cursul de schimb prin interfața RS-232 este configurabil de utilizator în intervalul de la 1200 la 9600 bps.

Caracteristicile dispozitivului:

capacitatea de a seta praguri pentru alarme sonore și luminoase;
transferul valorilor măsurate la un computer prin interfața RS-232.

Modificări ale sondelor pentru măsurarea densității fluxului de căldură:

Sondele de flux de căldură sunt proiectate pentru a măsura densitatea fluxului de căldură la suprafață conform GOST 25380-92.

Apariția sondelor de flux de căldură

1. Sonda de flux termic de tip presat PTP-ХХХП cu arc este disponibilă în următoarele modificări (în funcție de intervalul de măsurare a densității fluxului de căldură):

PTP-2.0P: de la 10 la 2000 W/m2;

PTP-9.9P: de la 10 la 9999 W/m2.

2. Sondă de flux de căldură sub formă de „monedă” pe un cablu flexibil PTP-2.0.

Domeniul de măsurare a densității fluxului de căldură: de la 10 la 2000 W/m 2 .

Modificări ale sondei de temperatură:

Apariția sondelor de temperatură

Domeniul de măsurare a temperaturii:

Pentru CCI-A-D-L: de la -50 la +150 °С;

Pentru THA-A-D-L: de la -40 la +450 °C.

dimensiuni:

D (diametru): 4, 6 sau 8 mm;

L (lungime): de la 200 la 1000 mm.

2. Termocuplul ТХА-А-D1/D2-LП bazat pe termocuplul ХА (termocuplul electric) este conceput pentru a măsura temperatura unei suprafețe plane.

dimensiuni:

D1 (diametrul „știftului de metal”): 3 mm;

D2 (diametrul bazei - „plastic”): 8 mm;

L (lungimea „știftului de metal”): 150 mm.

3. Termocuplul ТХА-А-D-LC bazat pe termocuplul XА (termocuplul electric) este conceput pentru a măsura temperatura suprafețelor cilindrice.

Interval de măsurare a temperaturii: de la -40 la +450 °С.

dimensiuni:

D (diametru) - 4 mm;

L (lungimea „știftului de metal”): 180 mm;

Lățimea benzii - 6 mm.

Setul de livrare al dispozitivului pentru măsurarea densității sarcinii termice a mediului include:

1. Contor de densitate a fluxului de căldură (unitate de măsură).

2. Sondă pentru măsurarea densității fluxului de căldură.*

3. Sondă de temperatură.*

4. Software.*

5. Cablu pentru conectarea la un computer personal. **

6. Certificat de calibrare.

7. Manual de utilizare și pașaport pentru dispozitiv.

8. Pașaport pentru convertoare termoelectrice (sonde de temperatură).

9. Pașaport pentru sonda de densitate a fluxului de căldură.

10. Adaptor de rețea.

* – Domeniile de măsurare și designul sondei sunt determinate în faza de comandă

** – Articolele sunt furnizate prin comandă specială.

Pregătirea instrumentului pentru operare și efectuarea măsurătorilor

1. Scoateți dispozitivul din ambalaj. Dacă dispozitivul este adus într-o cameră caldă dintr-una rece, este necesar să lăsați dispozitivul să se încălzească la temperatura camerei timp de cel puțin 2 ore.

2. Încărcați bateriile conectând adaptorul de curent alternativ la dispozitiv. Timpul de încărcare pentru o baterie complet descărcată este de cel puțin 4 ore. Pentru a prelungi durata de viață a bateriei reîncărcabile, se recomandă descărcarea completă o dată pe lună până când dispozitivul se oprește automat și apoi se încarcă complet.

3. Conectați unitatea de măsură și sonda de măsurare cu cablul de conectare.

4. Când completați dispozitivul cu un disc cu software, instalați-l pe un computer. Conectați dispozitivul la un port COM liber al computerului folosind cabluri de conectare adecvate.

5. Porniți dispozitivul apăsând scurt butonul „Selectați”.

6. Când dispozitivul este pornit, se efectuează un autotest al dispozitivului timp de 5 secunde. În prezența defecțiunilor interne, dispozitivul de pe indicator semnalizează numărul defecțiunii, însoțit de un semnal sonor. După testarea cu succes și finalizarea descărcării, indicatorul afișează valoarea curentă a densității fluxului de căldură. Explicația eșecurilor testelor și a altor erori în funcționarea dispozitivului este dată în secțiune 6 din acest manual de instrucțiuni.

7. După utilizare, opriți dispozitivul apăsând scurt butonul „Selectați”.

8. Dacă dispozitivul urmează să fie depozitat pentru o perioadă lungă de timp (mai mult de 3 luni), bateriile trebuie scoase din compartimentul bateriei.

Mai jos este o diagramă a comutării în modul „Funcționare”.

Pregătirea și efectuarea măsurătorilor în timpul testării termice a anvelopelor clădirii.

1. Măsurarea densității fluxului de căldură se efectuează, de regulă, din interiorul structurilor de închidere ale clădirilor și structurilor.

2. Suprafețele sunt selectate specifice sau caracteristice pentru întreaga clădire testată, în funcție de necesitatea de a măsura densitatea fluxului termic local sau mediu.

3. Suprafețele structurilor de închidere, pe care este instalat convertizorul de flux termic, se curăță până la eliminarea rugozității vizibile și tangibile la atingere.

5. În timpul măsurătorilor operaționale ale densității fluxului de căldură, suprafața liberă a traductorului este lipită cu un strat de material sau vopsită cu vopsea cu același grad de emisivitate sau similar cu o diferență de Δε ≤ 0,1, ca materialul din stratul de suprafață al structurii de închidere.

6. Aparatul de citire este amplasat la o distanță de 5-8 m de locul de măsurare sau într-o încăpere adiacentă pentru a exclude influența observatorului asupra valorii fluxului de căldură.

Pregătirea și efectuarea măsurătorilor

(în timpul lucrărilor de laborator pe exemplul lucrării de laborator „Investigarea mijloacelor de protecție împotriva radiațiilor infraroșii”)

Conectați sursa IR la priză. Porniți sursa de radiație IR (partea superioară) și contorul de densitate a fluxului de căldură IPP-2.

Instalați capul contorului de densitate a fluxului de căldură la o distanță de 100 mm de sursa de radiație IR și determinați densitatea fluxului de căldură (valoarea medie a trei până la patru măsurători).

Construiți un grafic al dependenței densității fluxului IR de distanță.

Repetați măsurătorile conform paragrafelor. 1 - 3 cu diverse ecrane de protecție (aluminiu care reflectă căldura, țesătură care absorb căldura, metal cu suprafața înnegrită, mixt - zale). Introduceți datele de măsurare sub forma unui tabel 1. Construiți grafice ale dependenței densității fluxului de radiație IR de distanța pentru fiecare ecran.

Formularul de tabel 1

Estimați eficacitatea acțiunii de protecție a ecranelor conform formulei (3).

Dependența intensității radiației termice de distanța pentru un anumit ecran în modul de ventilație prin evacuare ar trebui să fie reprezentată pe graficul general (a se vedea punctul 5).

Determinați eficacitatea protecției prin măsurarea temperaturii pentru un ecran dat cu și fără ventilație prin evacuare folosind formula (4).

Construiți grafice ale eficienței protecției ventilației de evacuare și fără aceasta.

Fixați furtunul aspiratorului pe unul dintre suporturi și porniți aspiratorul în modul „suflante”, direcționând fluxul de aer aproape perpendicular pe fluxul de căldură (ușor spre) - o imitație a unei perdele de aer. Cu ajutorul unui contor, măsurați temperatura radiației infraroșii fără și cu „suflante”.

Construiți grafice ale eficienței protecției „suflantei” conform formulei (4).

Rezultatele măsurătorilor și interpretarea acestora

(pe exemplul lucrărilor de laborator pe tema „Cercetarea mijloacelor de protecție împotriva radiațiilor infraroșii” într-una dintre universitățile tehnice din Moscova).

Masa.
Electrosemineu EXP-1,0/220.
Raft pentru amplasarea ecranelor interschimbabile.
Raft pentru instalarea unui cap de măsurare.
Contor de densitate a fluxului termic.
Rigla.
Aspirator Typhoon-1200.

Intensitatea (densitatea fluxului) radiației IR q este determinată de formula:

q \u003d 0,78 x S x (T 4 x 10 -8 - 110) / r 2 [W / m 2]

unde S este aria suprafeței radiante, m 2 ;

T este temperatura suprafeței radiante, K;

r - distanța de la sursa de radiație, m.

Unul dintre cele mai comune tipuri de protecție împotriva radiațiilor IR este ecranarea suprafețelor emitente.

Există trei tipuri de ecrane:

opac;

transparent;

translucid.

Conform principiului de funcționare, ecranele sunt împărțite în:

care reflectă căldura;

absorbant de căldură;

îndepărtarea căldurii.

Eficacitatea protecției împotriva radiațiilor termice cu ajutorul ecranelor E este determinată de formulele:

E \u003d (q - q 3) / q

unde q este densitatea de flux a radiației IR fără utilizarea protecției, W / m 2;

q3 - densitatea de flux a radiației IR cu utilizarea protecției, W/m 2 .

Tipuri de ecrane de protecție (opace):

1. Ecran mixt - lanț de poștă.

Poștă electronică \u003d (1550 - 560) / 1550 \u003d 0,63

2. Ecran metalic cu suprafața înnegrită.

E al+copertă \u003d (1550 - 210) / 1550 \u003d 0,86

3. Ecran din aluminiu care reflectă căldura.

E al \u003d (1550 - 10) / 1550 \u003d 0,99

Să diagramăm dependența densității fluxului IR de distanța pentru fiecare ecran.

După cum putem vedea, eficiența acțiunii de protecție a ecranelor variază:

1. Efectul minim de protecție al unui ecran mixt - cotă de coșt - 0,63;

2. Ecran din aluminiu cu suprafata innegrita - 0,86;

3. Ecranul din aluminiu care reflectă căldura are cel mai mare efect de protecție - 0,99.

referințe normative

· GOST 25380-82. O metodă de măsurare a densității fluxurilor de căldură care trec prin anvelopele clădirii.

La evaluarea performanței termice a diferitelor mijloace de protecție împotriva radiațiilor infraroșii, se utilizează următoarele documente de reglementare principale:

· GOST 12.1.005-88. SSBT. Aerul din zona de lucru. Cerințe generale sanitare și igienice.

· GOST 12.4.123-83. SSBT. Mijloace de protecție împotriva radiațiilor infraroșii. Clasificare. Cerințe tehnice generale.

· GOST 12.4.123-83 „Sistemul standardelor de securitate a muncii. Mijloace de protecție colectivă împotriva radiațiilor infraroșii. Cerințe tehnice generale”.

GOST 25380-2014

STANDARD INTERSTATAL

CLĂDIRI ȘI CONSTRUCȚII

Metodă de măsurare a densității fluxurilor de căldură care trec prin anvelopa clădirii

Clădiri și structuri. Metodă de măsurare a densității fluxurilor de căldură care trec prin structurile de închidere

MKS 91.040.01

Data introducerii 2015-07-01

cuvânt înainte

Obiectivele, principiile de bază și procedura de bază pentru realizarea lucrărilor privind standardizarea interstatală sunt stabilite în GOST 1.0-92 „Sistem de standardizare interstatală. Prevederi de bază” și GOST 1.2-2009 „Sistem de standardizare interstatală. Standarde interstatale, reguli, recomandări pentru standardizarea interstatală. Reguli de dezvoltare, adoptare, actualizări și anulări”

Despre standard

1 DEZVOLTAT de Instituția Federală a Bugetului de Stat „Institutul de Cercetare în Fizica Construcțiilor al Academiei Ruse de Arhitectură și Științe a Construcțiilor” (NIISF RAASN) cu participarea SKB Stroypribor LLC

2 INTRODUS de Comitetul Tehnic de Standardizare TC 465 „Constructii”

3 ADOPTAT de Consiliul Interstatal pentru Standardizare, Metrologie și Certificare (Proces-verbal din 30 septembrie 2014 N 70-P)

Am votat pentru a accepta:


Numele scurt al țării conform MK (ISO 3166) 004-97		Numele prescurtat al organismului național de standardizare
		Ministerul Economiei al Republicii Armenia
Bielorusia		Standard de stat al Republicii Belarus
Kârgâzstan		Kârgâzstandart
		Moldova-Standard
		Rosstandart

4 Prin ordinul Agenției Federale pentru Reglementare Tehnică și Metrologie din 22 octombrie 2014 N 1375-st, standardul interstatal GOST 25380-2014 a fost pus în vigoare ca standard național al Federației Ruse de la 1 iulie 2015.

5 ÎN LOC DE GOST 25380-82

(Modificare. IUS N 7-2015).

Informațiile despre modificările aduse acestui standard sunt publicate în indexul anual de informații „Standarde naționale”, iar textul modificărilor și amendamentelor - în indexul lunar de informații „Standarde naționale”. În cazul revizuirii (înlocuirii) sau anulării acestui standard, un anunț corespunzător va fi publicat în indexul lunar de informații „Standarde naționale”. Informațiile relevante, notificarea și textele sunt, de asemenea, postate în sistemul de informare publică - pe site-ul oficial al Agenției Federale pentru Reglementare Tehnică și Metrologie pe internet

MODIFICAT, publicat în IUS N 7, 2015

Modificată de producătorul bazei de date

Introducere

Crearea unui standard pentru o metodă de măsurare a densității fluxurilor de căldură care trec prin anvelopele clădirii se bazează pe cerințele Legii federale N 384-FZ din 30 decembrie 2009. N 384-FZ * „Reglementări tehnice privind siguranța clădirilor și structurilor”, conform cărora clădirile și structurile, pe de o parte, trebuie să excludă consumul irațional de resurse energetice în timpul funcționării și, pe de altă parte, să nu creeze condiții pentru o deteriorare inacceptabilă a parametrilor mediului uman și a condițiilor de producție și a proceselor tehnologice.
_______________
* Textul documentului corespunde cu originalul. - Nota producătorului bazei de date.

Acest standard a fost elaborat cu scopul de a stabili o metodă unificată de măsurare a densității fluxurilor de căldură care trec prin gardurile clădirilor și structurilor încălzite în condiții de laborator și naturale, care să permită cuantificarea performanței termice a clădirilor și structurilor și a conformității. a anvelopelor clădirilor acestora cu cerințele de reglementare specificate în actele normative în vigoare, pentru a determina pierderile reale de căldură prin structurile exterioare de închidere, a verifica soluțiile de proiectare și implementarea acestora în clădirile și structurile construite.

Standardul este unul dintre standardele de bază care furnizează parametrii pentru pașaportul energetic și auditul energetic al clădirilor și structurilor în exploatare.

1 domeniu de utilizare

Acest standard stabilește o metodă unificată de măsurare a densității fluxurilor de căldură care trec prin anvelopele clădirilor cu un singur strat și multistrat ale clădirilor și structurilor rezidențiale, publice, industriale și agricole în timpul unui studiu experimental și în condițiile de funcționare ale acestora.

Standardul se aplică structurilor de închidere ale clădirilor încălzite, testate în condiții climatice în camere climatice și în timpul studiilor termotehnice la scară largă în condiții de funcționare.

2 Referințe normative

Acest standard folosește referințe la următoarele standarde:

GOST 8.140-2009 Sistem de stat pentru asigurarea uniformității măsurătorilor. Standard primar de stat și schema de verificare de stat pentru mijloacele de măsurare a conductibilității termice a solidelor de la 0,1 la 5 W/(m K) în intervalul de temperatură de la 90 la 500 K și de la 5 la 20 W/(m K) în domeniul de temperatură de la 300 la 1100 K

GOST 6651-2009 Convertoare termice de rezistență. Cerințe tehnice generale și metode de încercare

GOST 7076-99 Materiale și produse de construcție. Metodă de determinare a conductibilității termice și a rezistenței termice în regim termic staționar

GOST 8711-93 Analog cu acțiune directă care indică instrumentele electrice de măsurare și părțile auxiliare ale acestora. Partea 2: Cerințe speciale pentru ampermetre și voltmetre

GOST 9245-79 potențiometre de măsurare a curentului continuu. Specificații generale

Notă - La utilizarea acestui standard este recomandabil să se verifice valabilitatea standardelor de referință conform indicelui „Standarde naționale”, întocmit de la 1 ianuarie a anului curent, și conform indicilor de informații corespunzători publicati în anul curent. Dacă standardul de referință este înlocuit (modificat), atunci când utilizați acest standard, trebuie să vă ghidați după standardul de înlocuire (modificat). În cazul în care standardul la care se face referire este anulat fără înlocuire, prevederea în care se face referire la acesta se aplică în măsura în care această referință nu este afectată.

3 Termeni și definiții

În sensul prezentului standard internațional, următorii termeni se aplică cu definițiile lor respective:

3.1 flux de caldura , W: Cantitatea de căldură care trece printr-o structură sau mediu pe unitatea de timp.

3.2 densitatea fluxului termic (suprafață) , W/m: cantitatea de flux de căldură care trece printr-o unitate de suprafață a unei structuri.

3.3 rezistența la transferul de căldură a anvelopei clădirii , m°C/V: Suma rezistenței la absorbția căldurii, rezistența termică a straturilor, rezistența la transferul de căldură a structurii de închidere.

4 Reglementări de bază

4.1 Esența metodei

4.1.1 Metoda de măsurare a densității fluxului de căldură se bazează pe măsurarea diferenței de temperatură pe un „perete suplimentar” (placă) instalat pe anvelopa clădirii. Această scădere de temperatură, care este proporțională cu densitatea sa în direcția fluxului de căldură, este transformată în termoEMF (forță termoelectromotoare) de o baterie de termocupluri situată în „peretele suplimentar” paralel cu fluxul de căldură și conectate în serie conform semnalul generat. „Peretele suplimentar” (placa) și stiva de termocuplu formează un convertor de flux de căldură.

4.1.2 Densitatea fluxului de căldură se măsoară pe scara dispozitivului specializat ITP-MG 4.03 „Flow”, care include un convertor de flux de căldură, sau se calculează din rezultatele măsurătorilor termoEMF pe convertoare de flux de căldură precalibrate.

Valoarea densității fluxului de căldură este determinată de formula

unde este densitatea fluxului de căldură, W/m;

- factor de conversie, W/m mV;

- valoarea semnalului termoelectric, mV.

Schema de măsurare a densității fluxului de căldură este prezentată în Figura 1.

1 - dispozitiv de măsurare (potențiometru DC conform GOST 9245);

2 - conectarea aparatului de masura la convertizorul de flux termic;

3 - convertor debit de caldura; 4 - structura de incintă investigată;

- densitatea fluxului termic, W/m

Figura 1 - Schema de masurare a densitatii fluxului termic

4.2 Aparatură

4.2.1 Dispozitivul ITP-MG 4.03 „Flow” * este utilizat pentru măsurarea densității fluxurilor de căldură.
________________
* Vezi secțiunea Bibliografie. - Nota producătorului bazei de date.

Caracteristicile tehnice ale dispozitivului ITP-MG 4.03 „Flow” sunt prezentate în Anexa A.

4.2.2 În timpul încercării termice a structurilor de închidere, este permisă măsurarea densității fluxurilor de căldură folosind convertoare de flux de căldură fabricate separat și calibrate cu rezistență termică de până la 0,005-0,06 m °C/W și instrumente care măsoară termoEMF generate de convertoare.

Este permisă utilizarea unui convertor, al cărui design este dat în GOST 7076.

4.2.3 Convertizoarele de flux termic conform 4.2.2 trebuie să îndeplinească următoarele cerințe de bază:

materialele pentru „peretele suplimentar” (plăci) trebuie să-și păstreze proprietățile fizice și mecanice la o temperatură ambiantă de 243 până la 343 K (de la minus 30°C la plus 70°C);

materialele nu trebuie umezite și umezite cu apă în faze lichide și de vapori; raportul dintre diametrul senzorului și grosimea acestuia trebuie să fie de cel puțin 10;

convertoarele trebuie să aibă o zonă de protecție situată în jurul bateriei termocuplului, a cărei dimensiune liniară trebuie să fie de cel puțin 30% din raza sau jumătate din dimensiunea liniară a convertorului;

convertizorul de flux termic trebuie calibrat în organizații care au obținut dreptul de a produce aceste convertoare în modul prescris;

în condițiile de mediu de mai sus, caracteristicile de calibrare ale convertorului trebuie menținute timp de cel puțin un an.

4.2.4 Calibrarea traductoarelor de flux de căldură conform 4.2.2 poate fi efectuată pe o instalație pentru determinarea conductibilității termice în conformitate cu GOST 7076, în care densitatea fluxului de căldură este calculată din rezultatele măsurării diferenței de temperatură la referință mostre de materiale certificate în conformitate cu GOST 8.140 și instalate în locul probelor testate. Metoda de calibrare pentru convertorul de flux de căldură este prezentată în apendicele B.

4.2.5 Traductorul este verificat cel puțin o dată pe an, așa cum este indicat la 4.2.3, 4.2.4.

4.2.6 Pentru a măsura termoEMF al convertorului de flux de căldură, este permisă utilizarea unui potențiometru portabil PP-63 în conformitate cu GOST 9245, voltampermetre digitale V7-21, F30 în conformitate cu GOST 8711 sau alte contoare termoEMF, eroarea calculată din care în zona termoEMF măsurată a convertorului de flux de căldură nu depășește 1% și a cărei impedanță de intrare este de cel puțin 10 ori mai mare decât rezistența internă a convertorului.

În testarea termică a anvelopelor clădirii folosind traductoare separate, este de preferat să se utilizeze sisteme și dispozitive automate de înregistrare.

4.3 Pregătirea pentru măsurare

4.3.1 Măsurarea densității fluxului de căldură se efectuează, de regulă, din interiorul structurilor de închidere ale clădirilor și structurilor.

Este permisa masurarea densitatii fluxurilor de caldura din exteriorul structurilor de inchidere daca este imposibila masurarea acestora din interior (mediu agresiv, fluctuatii ale parametrilor aerului), cu conditia mentinerii unei temperaturi stabile la suprafata. Controlul condițiilor de transfer de căldură se realizează folosind o sondă de temperatură și mijloace de măsurare a densității fluxului de căldură: atunci când sunt măsurate timp de 10 minute, citirile lor ar trebui să se încadreze în eroarea de măsurare a instrumentelor.

4.3.2 Suprafețele sunt selectate specifice sau caracteristice pentru întreaga clădire testată, în funcție de necesitatea de a măsura densitatea fluxului termic local sau mediu.

Zonele selectate pe structura de închidere pentru măsurători trebuie să aibă un strat de suprafață din același material, aceeași prelucrare și stare de suprafață, să aibă aceleași condiții pentru transferul de căldură radiantă și să nu fie în imediata apropiere a elementelor care pot schimba direcția și valoarea. a fluxurilor de căldură.

4.3.3 Se curăță zonele suprafeței structurilor de închidere, pe care este instalat convertizorul de flux termic, până la eliminarea rugozității vizibile și palpabile.

4.3.4 Traductorul este presat strâns pe întreaga sa suprafață de structura de închidere și fixat în această poziție, asigurând contactul constant al traductorului de flux de căldură cu suprafața zonelor studiate pe parcursul tuturor măsurătorilor ulterioare.

La montarea traductorului între acesta și structura de închidere, nu este permisă formarea de goluri de aer. Pentru a le exclude, pe suprafața locurilor de măsurare se aplică un strat subțire de vaselină tehnică, acoperind neregularitățile suprafeței.

Traductorul poate fi fixat de-a lungul suprafeței sale laterale folosind o soluție de gips de construcție, vaselină tehnică, plastilină, o tijă cu arc și alte mijloace care exclud denaturarea fluxului de căldură în zona de măsurare.

4.3.5 În timpul măsurătorilor operaționale ale densității fluxului de căldură, un strat subțire de material de incintă este lipit pe suprafața liberă a traductorului, pe care este atașat traductorul, sau vopsit peste cu vopsea cu același grad de emisivitate sau apropiat cu un diferență de 0,1 ca cea a materialului stratului de suprafață al structurii de închidere.

4.3.6 Dispozitivul de citire este situat la o distanță de 5 până la 8 m de locul de măsurare sau într-o încăpere adiacentă pentru a exclude influența observatorului asupra valorii fluxului de căldură.

4.3.7 Atunci când se utilizează dispozitive de măsurare a termoEMF, care au limitări ale temperaturii ambientale, acestea sunt plasate într-o încăpere cu o temperatură a aerului acceptabilă pentru funcționarea acestor dispozitive, iar convertoarele de flux de căldură sunt conectate la acestea folosind fire de prelungire.

La măsurarea cu dispozitivul ITP-MG 4.03 „Flow”, convertizoarele de flux de căldură și dispozitivul de măsurare sunt amplasate în aceeași încăpere, indiferent de temperatura aerului din încăpere.

4.3.8 Echipamentul conform 4.3.7 este pregătit pentru funcționare în conformitate cu instrucțiunile de utilizare pentru dispozitivul corespunzător, inclusiv luând în considerare timpul necesar de expunere al dispozitivului pentru a stabili un nou regim de temperatură în acesta.

4.4 Efectuarea măsurătorilor

4.4.1 Măsurarea densității fluxului de căldură se efectuează:

la utilizarea dispozitivului ITP-MG 4.03 "Potok" după restabilirea condițiilor de transfer de căldură în încăperea din apropierea secțiunilor de control ale structurilor de închidere, distorsionate în timpul operațiunilor pregătitoare și după restabilirea regimului anterior de transfer de căldură direct pe locul de testare , care a fost deranjat în timpul prinderii convertoarelor;

în timpul încercărilor termice folosind convertoare de flux de căldură conform 4.2.2 - după debutul unui nou schimb de căldură constant sub convertizor.

După efectuarea operațiunilor pregătitoare conform 4.3.2-4.3.5 la utilizarea dispozitivului ITP-MG 4.03 „Potok”, modul de transfer de căldură la locul de măsurare este restabilit aproximativ după 5-10 minute, la utilizarea convertoarelor de flux termic conform cu 4.2.2 - după 2-6 ore .

Indicatorul finalizării modului de transfer de căldură tranzitoriu și posibilitatea de măsurare a densității fluxului de căldură poate fi considerat repetabilitate a rezultatelor măsurării densității fluxului de căldură în cadrul erorii de măsurare stabilite.

4.4.2 La măsurarea fluxului de căldură în anvelopa clădirii cu o rezistență termică mai mică de 0,6 (m ° C) / W, temperatura suprafeței sale este măsurată simultan folosind termocupluri la o distanță de 100 mm de traductor, sub acesta. iar temperatura aerului interior si exterior la o distanta de 100 mm de perete.

4.5 Prelucrarea rezultatelor măsurătorilor

4.5.1 La utilizarea dispozitivelor ITP-MG 4.03 „Debit”, valoarea densității fluxului de căldură (W/m) este fixată pe ecranul de afișare al unității electronice a dispozitivului și utilizată pentru calcule termice sau înregistrată în arhiva de valori măsurate pentru utilizare ulterioară în studii analitice.

4.5.2 Când se utilizează traductoare și milivoltmetre separate pentru măsurarea termoEMF, densitatea fluxului de căldură care trece prin traductor, W/m, este calculată prin formula (1).

4.5.3 Determinarea factorului de conversie, ținând cont de temperatura de încercare, se efectuează în conformitate cu apendicele B.

4.5.4 Valoarea densității fluxului de căldură, W/m, măsurată conform punctului 4.2.2, se calculează prin formula

unde - temperatura aerului exterior vizavi de convertizor, °C;

și - temperatura suprafeței în zona de măsurare în apropierea traductorului de flux de căldură și respectiv sub acesta, °C.

4.5.5 Rezultatele măsurătorilor conform punctului 4.5.2 sunt înregistrate în forma dată în Anexa B.

4.5.6 Rezultatul măsurării densității fluxului de căldură este luat ca medie aritmetică a rezultatelor a cinci măsurători la o poziție a traductorului de flux de căldură pe structura de închidere.

Anexa A (informativă). Caracteristicile tehnice ale dispozitivului ITP-MG 4.03 "Flow"

anexa a
(referinţă)

Din punct de vedere structural, contorul de densitate și temperatură a fluxului de căldură ITP-MG 4.03 „Potok” este realizat sub forma unei unități electronice și module conectate la aceasta prin cabluri, la fiecare dintre care, la rândul lor, sunt 10 senzori de flux de căldură și/sau temperatură. conectat prin cabluri (vezi Fig. figura A.1).

Principiul de funcționare care stă la baza contorului este măsurarea puterii termoelectrice a convertoarelor termoelectrice de contact de flux de căldură și a rezistenței senzorilor de temperatură.

Convertorul de flux de căldură este un termopil galvanic cupru-constantan format din câteva sute de termocupluri conectate în serie, stivuite bifilar într-o spirală, umplut cu un compus epoxidic cu diverși aditivi. Convertorul de flux de căldură are două ieșiri (una de la fiecare capăt al elementului senzor).

Funcționarea traductorului se bazează pe principiile „peretelui suplimentar” (placă). Traductorul este fixat pe suprafața de schimb de căldură a obiectului studiat, formând un perete suplimentar. Fluxul de căldură care trece prin convertor creează un gradient de temperatură în acesta și un semnal termoelectric corespunzător.

Ca senzori de temperatură la distanță în contor, se folosesc traductoare de rezistență de platină conform GOST 6651, care asigură măsurarea temperaturilor suprafeței prin atașarea acestora la suprafețele studiate, precum și a temperaturii aerului și a mediilor granulare prin imersare.

1. Limită de măsurare:

- densitatea fluxului termic: - 10-999 W/m;

- temperaturi - de la minus 30°С la 100°С.

2. Limitele erorii absolute de bază admisibile în măsurare:

- densitatea fluxului termic: ±6%;

- temperatura: ±0,2°С.

3. Limitele erorii relative suplimentare admisibile de măsurare:

- densitatea fluxului termic cauzat de abaterea temperaturii convertizoarelor de flux termic de la 20°C: ±0,5%;

- temperatura cauzată de deviația de temperatură a unității electronice și modulelor de la 20°С: ±0,05°С.

4. Rezistența termică a traductoarelor:

- densitatea fluxului termic nu mai mult de 0,005 m·°С/W;

- temperatura nu mai mult de 0,001 m·°С/W.

5. Coeficientul de conversie al convertoarelor de flux termic nu este mai mare de 50 W/(m·mV).

6. Dimensiunile totale nu mai mult de:

- bloc electronic 175x90x30 mm;

- modul 120x75x35 mm;

- senzori de temperatura cu diametrul de 12 mm si grosimea de 3 mm;

- convertoare de flux termic (dreptunghiulare): de la plăci de 10x10 mm grosime 1 mm până la plăci de 100x100 mm grosime de 3 mm;

- convertoare de flux termic (rotunde) de la placi cu diametrul de 18 mm si grosimea de 0,5 mm la placi cu diametrul de 100 mm si grosimea de 3 mm.

7. Greutatea nu mai mult de:

- unitate electronica 0,25 kg;

- modul cu zece convertoare (cu cablu de 5 m) 1,2 kg;

- traductor unic de temperatura (cu cablu de 5 m) 0,3 kg;

- un singur convertor de flux termic (cu un cablu de 5 m lungime) 0,3 kg.

Figura A.1 - Schema conexiunilor cablurilor pentru convertoarele de flux de căldură și senzorii de temperatură ai debitmetrului ITP-MG 4.03 "Debitmetru"

Anexa B (recomandat). Metoda de calibrare a convertizorului de flux de căldură

Convertorul de flux de căldură fabricat este supus calibrării la instalația pentru determinarea conductivității termice a materialelor de construcție conform GOST 7076, în care, în locul probei de testare, sunt instalate un convertor de flux de căldură calibrat și o probă de material de referință conform GOST 8.140. .

La calibrare, spațiul dintre placa de control al temperaturii a instalației și proba de referință din afara convertorului trebuie umplut cu un material similar ca proprietăți termofizice cu materialul convertorului pentru a asigura unidimensionalitatea fluxului de căldură care trece prin acesta în secțiunea de lucru a instalației. Măsurarea ThermoEMF pe traductor și pe proba de referință este efectuată cu unul dintre instrumentele enumerate la 4.2.6.

Coeficientul de conversie , W/(m mV) la o temperatură medie dată a experimentului se găsește din rezultatele măsurătorilor densității fluxului de căldură și termoEMF conform următoarei relații

unde este valoarea densității fluxului de căldură în experiment, W/m;

- valoarea calculată a termoEMF, mV.

Densitatea fluxului de căldură se calculează din rezultatele măsurării diferenței de temperatură pe proba de referință conform formulei

unde este conductivitatea termică a materialului de referință, W/(m °C);

, - temperatura suprafețelor superioare și inferioare ale standardului, respectiv, °C;

Grosimea standard, m

Se recomandă să alegeți temperatura medie în experimente la calibrarea convertorului de flux de căldură în intervalul de la 243 la 373 K (de la minus 30°C la plus 100°C) și să o mențineți cu o abatere de cel mult ±2° C.

Rezultatul determinării coeficientului de conversie este luat ca medie aritmetică a valorilor calculate din rezultatele măsurătorilor a cel puțin 10 experimente. Numărul de cifre semnificative din valoarea factorului de conversie este luat în conformitate cu eroarea de măsurare.

Coeficientul de temperatură al traductorului, °С, se găsește din rezultatele măsurătorilor termoEMF în experimente de calibrare la diferite temperaturi medii ale traductorului în funcție de raport

unde , sunt temperaturile medii ale traductorului în două experimente, °C;

, - coeficienții de conversie la temperatura medie, respectiv , W/(m·mV).

Diferența dintre temperaturile medii și nu trebuie să fie mai mică de 40°C.

Rezultatul determinării coeficientului de temperatură al traductorului este luat ca valoare medie aritmetică a densității calculată din rezultatele a cel puțin 10 experimente cu temperatură medie diferită a traductorului. Valoarea factorului de conversie al convertorului de flux de căldură la temperatura de testare, W/(m mV), se găsește prin următoarea formulă

unde este factorul de conversie găsit la temperatura de calibrare, W/(m mV);

- coeficientul de temperatură de modificare a coeficientului de calibrare al convertorului de flux de căldură, °С;

- diferența dintre temperaturile traductorului în timpul măsurării și în timpul calibrării, °C.

Anexa B (recomandat). Forma de înregistrare a rezultatelor măsurării fluxurilor de căldură care trec prin anvelopa clădirii


Numele obiectului pe care se efectuează măsurătorile

Tipul și numărul convertorului de flux de căldură

Factor de conversie

la temperatura de calibrare

Coeficientul de temperatură al emițătorului

Temperaturile aerului exterior și interior,

Temperatura de suprafață a structurii de închidere în apropiere
traductor și dedesubt

Valoarea factorului de conversie la temperatură
teste

Tipul și numărul dispozitivului de măsurare

Tabelul B.1


Tipul structurii de închidere	Numărul lotului	Citirile instrumentului, mV		Valoarea densității fluxului de căldură
		Numărul de măsurare	Media site-ului	scalat	acțiune- corp


Semnătura operatorului

Data măsurării

Bibliografie

Registrul de stat al instrumentelor de măsurare al Federației Ruse*. Institutul de Cercetare a Rusiei de Metrologie și Standardizare. M., 2010
________________
*Documentul nu este citat. Consultați linkul pentru mai multe informații. - Nota producătorului bazei de date.

UDC 669.8.001.4:006.354 MKS 91.040.01

Cuvinte cheie: transfer de căldură, flux de căldură, rezistență la transferul de căldură, rezistență termică, convertor termoelectric de flux de căldură, termocuplu
_________________________________________________________________________________________

Textul electronic al documentului
pregătit de Kodeks JSC și verificat împotriva:
publicație oficială
M.: Standartinform, 2015

1 Concepte și definiții de bază - câmp de temperatură, gradient, flux de căldură, densitate flux de căldură (q, Q), legea Fourier.

câmp de temperatură– un set de valori ale temperaturii în toate punctele spațiului studiat pentru fiecare moment de timp..gif" width="131" height="32 src=">

Cantitatea de căldură, W, care trece pe unitatea de timp printr-o suprafață izotermă de zonă F se numește flux de caldurași se determină din expresia: https://pandia.ru/text/78/654/images/image004_12.gif" width="15" height="32">, W/m2, se numește densitatea fluxului termic: .

Relația dintre cantitatea de căldură dQ, J, care în timpul dt trece prin zona elementară dF, situată pe o suprafață izotermă, și gradientul de temperatură dt/dn se stabilește prin legea Fourier: .

2. Ecuația conducerii căldurii, condiții de unicitate.

Ecuația diferențială pentru conducerea căldurii este derivată cu următoarele ipoteze:

Corpul este omogen și izotrop;

Parametrii fizici sunt constanți;

Deformarea volumului considerat, asociată cu o modificare a temperaturii, este foarte mică în comparație cu volumul în sine;

Surse interne de căldură din organism, care în cazul general pot fi date ca , sunt distribuite uniform.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image009_5.gif" width="195" height="45 src=">.

Ecuația diferențială a conducerii căldurii stabilește o relație între schimbările temporale și spațiale ale temperaturii în orice punct al corpului unde are loc procesul de conducere a căldurii.

Dacă luăm constanta caracteristicilor termofizice, care a fost presupusă la derivarea ecuației, atunci difur ia forma: https://pandia.ru/text/78/654/images/image011_4.gif" width="51" height=" 44"> - coeficient de difuzivitate termică.

și , Unde este operatorul Laplace în sistemul de coordonate carteziene.

Apoi .

Condițiile de unicitate sau condițiile limită includ:

termeni geometrici,

3. Conductivitate termică în perete (condiții la limită de primul fel).

Conductibilitatea termică a unui perete cu un singur strat.

Se consideră un perete plat omogen de grosime d. Pe suprafețele exterioare ale peretelui se mențin temperaturile tc1 și tc2 care sunt constante în timp. Conductivitatea termică a materialului peretelui este constantă și egală cu l.

În modul staționar, în plus, temperatura se schimbă numai în direcția perpendiculară pe planul stivei (axa 0x): ..gif" width="129" height="47">

Să determinăm densitatea fluxului de căldură printr-un perete plat. În conformitate cu legea Fourier, ținând cont de egalitatea (*), putem scrie: .

Prin urmare (**).

Diferența de temperatură din ecuația (**) se numește diferenta de temperatura. Din această ecuație se poate observa că densitatea fluxului de căldură q variază direct proporțional cu conductivitatea termică l și diferența de temperatură Dt și invers proporțional cu grosimea peretelui d.

Raportul se numește conductivitatea termică a peretelui, iar reciprocul său este https://pandia.ru/text/78/654/images/image023_1.gif" width="213" height="25">.

Conductivitatea termică l trebuie luată la temperatura medie a peretelui.

Conductibilitatea termică a unui perete multistrat.

Pentru fiecare strat: ; ; https://pandia.ru/text/78/654/images/image027_1.gif" width="433" height="87 src=">

Pentru a compara proprietățile termoconductoare ale unui perete plat multistrat cu proprietățile materialelor omogene, se introduce conceptul conductivitate termică echivalentă. Aceasta este conductivitatea termică a unui perete cu un singur strat, a cărui grosime este egală cu grosimea peretelui multistrat luat în considerare, adică gif" width="331" height="52">

Prin urmare avem:

4. Transfer de căldură printr-un perete plat (condiții limită de al treilea fel).

Transferul de căldură de la un mediu în mișcare (lichid sau gaz) la altul printr-un perete solid de orice formă care le separă se numește transfer de căldură. Caracteristicile procesului la limitele peretelui în timpul transferului de căldură sunt caracterizate de condițiile limită de al treilea fel, care sunt stabilite de valorile temperaturii lichidului pe una și cealaltă parte a peretelui, precum și de valorile corespunzătoare ale coeficienților de transfer de căldură.

Să considerăm un proces staționar de transfer de căldură printr-un perete plat omogen infinit de grosime d. Sunt date conductivitatea termică a peretelui l, temperaturile ambiante tl1 și tl2, coeficienții de transfer termic a1 și a2. Este necesar să se găsească fluxul de căldură de la lichidul fierbinte la cel rece și temperaturile de pe suprafețele pereților tc1 și tc2. Densitatea fluxului de căldură de la mediul fierbinte la perete este determinată de ecuația: . Același flux de căldură este transferat prin conducerea căldurii printr-un perete solid: iar de la a doua suprafață de perete până la mediul rece: DIV_ADBLOCK119">

Apoi https://pandia.ru/text/78/654/images/image035_0.gif" width="128" height="75 src="> - coeficient de transfer termic, valoarea numerică k exprimă cantitatea de căldură care trece prin unitatea de suprafață a peretelui pe unitatea de timp pr diferența de temperatură dintre mediul cald și rece este de 1K și are aceeași unitate de măsură ca și coeficientul de transfer de căldură, J / (s * m2K) sau W / (m2K).

Se numește reciproca coeficientului de transfer de căldură rezistenta termica la transferul de caldura:.

https://pandia.ru/text/78/654/images/image038_0.gif" width="37" height="25"> rezistența termică a conductibilității termice.

Pentru perete sandwich .

Densitatea fluxului de căldură printr-un perete multistrat: .

Fluxul de căldură Q, W, care trece printr-un perete plat cu o suprafață F, este egal cu: .

Temperatura la limita oricăror două straturi în condiții de limită de al treilea fel poate fi determinată prin ecuație . De asemenea, puteți determina temperatura grafic.

5. Conductivitate termică într-un perete cilindric (condiții la limită de primul fel).

Să considerăm un proces staționar de conducere a căldurii printr-un perete (conductă) cilindric omogen de lungime l cu o rază interioară r1 și o rază exterioară r2. Conductivitatea termică a materialului de perete l este o valoare constantă. Pe suprafața peretelui sunt stabilite temperaturi constante tc1 și tc2.

În cazul (l>>r), suprafețele izoterme vor fi cilindrice, iar câmpul de temperatură va fi unidimensional. Adică t=f(r), unde r este coordonata curentă a sistemului cilindric, r1£r£r2..gif" width="113" height="48">.

Introducerea unei noi variabile ne permite să aducem ecuația la forma: https://pandia.ru/text/78/654/images/image047.gif" width="107" height="25">, avem :

https://pandia.ru/text/78/654/images/image049.gif" width="253" height="25 src=">.

Înlocuirea valorilor lui C1 și C2 în ecuație , primim:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image051.gif" width="277" height="25 src=">.

Această expresie este ecuația unei curbe logaritmice. In consecinta, in interiorul unui perete cilindric omogen la o valoare constanta a conductibilitatii termice, temperatura se modifica dupa o lege logaritmica.

Pentru a afla cantitatea de căldură care trece printr-o suprafață a peretelui cilindric F pe unitatea de timp, puteți folosi legea Fourier:

Substituind în ecuația legii Fourier valoarea gradientului de temperatură conform ecuației primim: (*) ® Valoarea Q nu depinde de grosimea peretelui, ci de raportul dintre diametrul său exterior și cel interior.

Dacă vă referiți la fluxul de căldură pe unitatea de lungime a peretelui cilindric, atunci ecuația (*) poate fi scrisă ca https://pandia.ru/text/78/654/images/image056.gif" width="67" înălțime ="52 src="> este rezistența termică a conductibilității termice a peretelui cilindric.

Pentru un perete cilindric multistrat https://pandia.ru/text/78/654/images/image058.gif" width="225" height="57 src=">.

6. Transfer de căldură printr-un perete cilindric (condiții limită de al 3-lea fel).

Se consideră un perete cilindric uniform de mare lungime, cu un diametru interior d1, un diametru exterior d2 și o conductivitate termică constantă. Sunt date valorile temperaturii mediului cald tl1 și rece tl2 și coeficienții de transfer de căldură a1 și a2. pentru modul staționar, putem scrie:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image060.gif" width="116" height="75 src=">.gif" width="157" height="25 src=">

Unde - coeficient liniar de transfer termic, caracterizează intensitatea transferului de căldură de la un lichid la altul prin peretele care le desparte; egal numeric cu cantitatea de căldură care trece de la un mediu la altul prin peretele unei țevi de 1 m lungime pe unitatea de timp cu o diferență de temperatură între ele de 1 K.

Se numește reciproca coeficientului liniar de transfer de căldură rezistență termică liniară la transferul de căldură.

Pentru un perete multistrat, rezistența termică liniară la transferul de căldură este suma rezistențelor termice liniare la transferul de căldură și suma rezistențelor termice liniare la conductibilitatea termică a straturilor.

Temperaturi la limita dintre straturi: https://pandia.ru/text/78/654/images/image065.gif" width="145" height="29">; ; https://pandia.ru/text/78/654/images/image068.gif" width="160" height="25 src=">

Unde – coeficient de transfer termic pentru peretele bilei.

Se numește inversul coeficientului de transfer de căldură al peretelui sferic rezistența termică la transferul de căldură a peretelui sferic.

Condiții de frontierăsunt amabil.

Să existe o bilă cu razele interioare și exterioare ale suprafeței r1 și r2, conductivitate termică constantă și având temperaturi de suprafață uniform distribuite tc1 și tc2.

În aceste condiții, temperatura depinde doar de raza r. Conform legii Fourier, fluxul de căldură prin peretele sferic este egal cu: .

Integrarea ecuației dă următoarea distribuție a temperaturii în stratul sferic:

https://pandia.ru/text/78/654/images/image073.gif" width="316" height="108">;

Prin urmare , d - grosimea peretelui.

Distribuția temperaturii: ® la conductivitate termică constantă, temperatura din peretele sferic se modifică conform legii hiperbolice.

8. Rezistenta termica.

Perete plat cu un singur strat:

Condiții la limită de primul fel

Raportul se numește conductivitatea termică a peretelui, iar reciprocul său este https://pandia.ru/text/78/654/images/image036_0.gif" width="349" height="55">.

Perete cilindric cu un singur strat:

Condiții la limită de primul fel

Valoare https://pandia.ru/text/78/654/images/image076.gif" width="147" height="56 src=">)

Condiții limită de al treilea fel

Rezistență termică liniară la transferul de căldură: https://pandia.ru/text/78/654/images/image078.gif" width="249" height="53"> (perete cu mai multe straturi)

9. Diametru critic de izolare.

Să luăm în considerare cazul în care conducta este acoperită cu o izolație termică cu un singur strat cu un diametru exterior d3. presupunând coeficienții de transfer termic dați și constanți a1 și a2, temperaturile ambelor lichide tl1 și tl2, conductivitatea termică a conductei l1 și izolația l2.

Conform ecuaţiei , expresia pentru rezistența termică liniară la transferul de căldură printr-un perete cilindric cu două straturi are forma: https://pandia.ru/text/78/654/images/image080.gif" width="72" height=" 52 src="> va crește, iar termenul scade. Cu alte cuvinte, o creștere a diametrului exterior al izolației implică o creștere a rezistenței termice la conductibilitatea termică a izolației și o scădere a rezistenței termice la transferul de căldură pe suprafața sa exterioară.Cel din urmă se datorează unei creșteri a suprafeței suprafeței exterioare.

Funcția extremum Rl – – diametrul critic notat ca dcr. Servește ca un indicator al caracterului adecvat al materialului pentru utilizare ca izolație termică pentru o țeavă cu un diametru exterior dat d2 la un coeficient de transfer termic dat a2.

10. Alegerea izolației termice în funcție de diametrul critic.

Vezi întrebarea 9. Diametrul izolației trebuie să depășească diametrul critic al izolației.

11. Transfer de căldură printr-un perete nervurat. Factorul finning.

Se consideră un perete nervurat cu grosimea d și conductivitate termică l. Pe partea netedă, suprafața este F1, iar pe partea cu nervuri, F2. sunt setate temperaturile tl1 și tl2 constante în timp, precum și coeficienții de transfer termic a1 și a2.

Să notăm temperatura unei suprafețe netede ca tc1. Să presupunem că temperaturile suprafețelor aripioarelor și ale peretelui însuși sunt aceleași și egale cu tc2. O astfel de presupunere, în general, nu corespunde realității, dar simplifică calculele și este adesea folosită.

Când tl1 > tl2, se pot scrie următoarele expresii pentru fluxul de căldură Q:

;;https://pandia.ru/text/78/654/images/image086.gif" width="148" height="28 src=">

Unde – coeficient de transfer termic pentru peretele nervurat.

Când se calculează densitatea fluxului de căldură pe unitatea de suprafață a peretelui fără nervuri, obținem: . k1 este coeficientul de transfer de căldură raportat la suprafața peretelui fără aripioare.

Raportul dintre aria suprafeței nervurate și aria suprafeței netede F2/F1 se numește coeficientul de finning.

12. Conductivitate termică nestaționară. Punct de ghidare. Semnificația fizică a lui Bi, Fo.

Conductivitatea termică nestaționară este un proces în care temperatura într-un punct dat a unui solid se modifică în timp, iar setul de temperaturi indicate formează un câmp de temperatură nestaționar, a cărui determinare este sarcina principală a termică nestaționară. conductivitate. Procesele tranzitorii de conducție termică sunt de mare importanță pentru instalațiile de încălzire, ventilație, aer condiționat, alimentare cu căldură și generatoare de căldură. Incintele clădirilor experimentează efecte termice care variază în timp atât din partea aerului exterior, cât și din partea laterală a încăperii; astfel, procesul de conducere nestaționară a căldurii se realizează în cadrul anvelopei clădirii. Problema găsirii unui câmp de temperatură tridimensional poate fi formulată în conformitate cu principiile evidențiate în secțiunea „formularea matematică a problemelor de transfer de căldură”. Formularea problemei include ecuația conducției termice: , unde este difuzivitatea termică m2/s, precum și condițiile de unicitate care fac posibilă evidențierea unei singure soluții din mulțimea soluțiilor ecuației care diferă în valoare. a constantelor integratoare.

Condițiile de unicitate includ condiții inițiale și de limită. Condițiile inițiale stabilesc valorile funcției dorite t în momentul inițial de timp pe întreaga regiune D. Ca regiune D în care este necesar să găsim câmpul de temperatură, vom lua în considerare un paralelipiped dreptunghic cu dimensiunile 2d, 2ly, 2lz, de exemplu, un element al structurii unei clădiri. Atunci conditiile initiale pot fi scrise ca: pentru t =0 si - d£x£d; - ly£y£ly; -lz£z£lz avem t = t(x, y, z, 0) = t0(x, y, z). Din această intrare se poate observa că originea sistemului de coordonate carteziene este situată în centrul de simetrie al paralelipipedului.

Formulăm condițiile la limită sub formă de condiții la limită de al treilea fel, care sunt adesea întâlnite în practică. Condițiile la limită de tipul III stabilesc pentru orice moment de timp pe limitele regiunii D coeficientul de transfer termic și temperatura ambiantă. În cazul general, aceste valori pot fi diferite în diferite părți ale suprafeței S a regiunii D. Pentru cazul aceluiasi coeficient de transfer termic a pe toata suprafata S si peste tot aceeasi temperatura ambientala tzh, conditiile la limita de al treilea fel la t > 0 se pot scrie ca: ; ;

Unde . S este suprafața care mărginește aria D.

Temperatura din fiecare dintre cele trei ecuații este luată pe fața corespunzătoare a paralelipipedului.

Să luăm în considerare soluția analitică a problemei formulate mai sus în versiunea unidimensională, adică sub condiția lz »d. În acest caz, este necesar să se găsească câmpul de temperatură de forma t = t(x, t). Să scriem enunțul problemei:

ecuația ;

condiție inițială: la t = 0 avem t(x, 0) = t0 = const;

condiția la limită: pentru x = ±d, t > 0 avem https://pandia.ru/text/78/654/images/image095.gif" width="141" height="27">. Problema este în pentru a obține o formulă specifică t = t(x, t), care face posibilă găsirea temperaturii t în orice punct al plăcii la un moment arbitrar de timp.

Să formulăm problema în variabile adimensionale, acest lucru va reduce intrările și va face soluția mai universală. Temperatura adimensională este , coordonata adimensională este X = x/d..gif" width="149" height="27 src=">.gif" width="120" height="25">, unde – numărul biot.

Formularea problemei într-o formă adimensională conține un singur parametru - numărul Biot, care în acest caz este un criteriu, deoarece este compus doar din cantitățile incluse în condiția de unicitate. Utilizarea numărului Biot este asociată cu găsirea câmpului de temperatură într-un solid, deci numitorul Bi este conductivitatea termică a solidului. Bi este un parametru predeterminat și este un criteriu.

Dacă luăm în considerare 2 procese de conducere nestaționară a căldurii cu aceleași numere Biot, atunci, conform celei de-a treia teoreme de similaritate, aceste procese sunt similare. Aceasta înseamnă că în puncte similare (adică la X1=X2; Fo1=Fo2) temperaturile adimensionale vor fi egale numeric: Q1=Q2. prin urmare, făcând un calcul într-o formă adimensională, vom obține un rezultat care este valabil pentru o clasă de fenomene similare care pot diferi în parametrii dimensionali a, l, d, t0 și tl.

13. Conductivitate termică nestaționară pentru un perete plat nelimitat.

Vezi întrebarea 12.

17. Ecuația energiei. condiţii pentru neechivocitate.

Ecuația energiei descrie procesul de transfer de căldură într-un mediu material. În același timp, distribuția sa este asociată cu transformarea în alte forme de energie. Legea conservării energiei în raport cu procesele de transformare a acesteia este formulată sub forma primei legi a termodinamicii, care stă la baza derivării ecuației energiei. Mediul în care se propaga căldura se presupune a fi continuu; poate fi staționar sau în mișcare. Deoarece cazul unui mediu în mișcare este mai general, folosim expresia pentru prima lege a termodinamicii pentru curgere: (17.1) , unde q este căldura introdusă, J/kg; h este entalpia, J/kg; w este viteza mediului în punctul considerat, m/s; g este accelerația de cădere liberă; z este înălțimea la care se află elementul considerat al mediului, m; ltr este lucru împotriva forțelor interne de frecare, J/kg.

În conformitate cu ecuația 17.1, aportul de căldură este cheltuit pentru creșterea entalpiei, a energiei cinematice și a energiei potențiale în câmpul gravitațional, precum și pentru a lucra împotriva forțelor vâscoase..gif" width="265 height=28" height= „28”> (17.2) .

T. la. (17.3) .

Să calculăm cantitatea de căldură de intrare și de ieșire pe unitatea de timp pentru un element mediu sub forma unui paralelipiped dreptunghiular, ale cărui dimensiuni sunt suficient de mici pentru a presupune o modificare liniară a densității fluxului de căldură în limitele sale..gif" lățime ="236" height="52 ">; diferența lor este de .

Efectuând o operație similară pentru axele 0y și 0z, obținem diferențele, respectiv: diferență obținem cantitatea rezultată de căldură furnizată (sau îndepărtată) elementului pe unitatea de timp.

Ne restrângem la cazul unui flux cu o viteză moderată, atunci cantitatea de căldură furnizată este egală cu modificarea entalpiei. Dacă presupunem că paralelipipedul elementar este fixat în spațiu și fețele sale sunt permeabile la flux, atunci raportul indicat poate fi reprezentat ca: https://pandia.ru/text/78/654/images/image114.gif" lățime ="18" height="31"> – viteza de modificare a entalpiei într-un punct fix din spațiu închis de un paralelipiped elementar; semnul minus este introdus pentru a se potrivi cu transferul de căldură și modificarea entalpiei: afluxul de căldură rezultat<0 должен вызывать увеличение энтальпии.

(17.10) .

Derivarea ecuației energiei este completată prin înlocuirea expresiilor (17.6) și (17.10) în ecuația (17.4). deoarece această operație este de natură formală, vom efectua transformări numai pentru axa 0x: (17.11) .

Cu parametri fizici constanți ai mediului, obținem următoarea expresie pentru derivată: (17.12) . După ce am primit expresii similare pentru proiecțiile pe alte axe, vom alcătui din ele suma cuprinsă între paranteze în partea dreaptă a ecuației (17.4). Și după niște transformări obținem ecuația energiei pentru un mediu incompresibil la debite moderate:

(17.13) .

Partea stângă a ecuației caracterizează viteza de schimbare a temperaturii unei particule de fluid în mișcare. Partea dreaptă a ecuației este suma derivatelor formei și, prin urmare, determină furnizarea (sau îndepărtarea) de căldură rezultată datorită conducției de căldură.

Astfel, ecuația energiei are o semnificație fizică clară: modificarea temperaturii unei particule fluide individuale în mișcare (partea stângă) este determinată de fluxul de căldură în această particulă din fluidul care o înconjoară datorită conducerii căldurii (partea dreaptă).

Pentru un mediu staționar, membrii convectivi https://pandia.ru/text/78/654/images/image128.gif" width="168" height="51">.gif" width="76" height="20 src= ">.

condiţii pentru neechivocitate.

Ecuațiile diferențiale au un număr infinit de soluții, formal acest fapt se reflectă în prezența constantelor arbitrare de integrare. Pentru a rezolva o problemă de inginerie specifică, la ecuațiile legate de esența și caracteristicile distinctive ale acestei probleme ar trebui adăugate câteva condiții suplimentare.

Câmpurile funcțiilor dorite - temperatură, viteză și presiune - se găsesc într-o anumită zonă, pentru care trebuie specificate forma și dimensiunile, și într-un anumit interval de timp. Pentru a deriva o singură soluție a problemei dintr-un set de posibile, este necesar să se stabilească valorile funcțiilor căutate: la momentul inițial de timp în întreaga zonă luată în considerare; oricând în limitele zonei luate în considerare.

Secțiuni